Передаточное число цепной передачи

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Основы проектирования и конструирования»

«Разработка цепной передачи для механического привода ленточного транспортера»

 

 

Работу выполнил:

студент гр. ЭО-03

Ожерельев С.М.

 

Работу принял:

доцент, КТН

Копылов О.А.

 

Королев

2010

Введение

Техническое задание на разработку цепной передачи к механическому приводу ленточного транспортера

Спроектировать цепную передачу в приводе ленточного транспортера. Мощность на ведущей звездочке N₁=9,94 кВт при угловой скорости ω₁=23,5 рад/сек. Нагрузка спокойная, работа двухсменная. Смазка цепи периодическая. Наклон линии центров звездочек к горизонту θ=30^o. Регулирование натяжения цепи производится периодически. Угловая скорость вала транспортера ω₂=4,7 рад/сек.

Цепная передача относится к передачам зацеплением с гибкой связью. Она состоит из ведущей и ведомой звездочек, огибаемых цепью. Параметрам ведущей-звездочки приписывается индекс 1, а ведомой - индекс 2, В отличие от ременной, цепная передача работает без проскальзывания.

Достоинства:

1. По сравнению с зубчатыми передачами цепные передачи могут передавать движение между валами при значительных межосевых расстояниях (до 8 м).

2. По сравнению с ременными передачами:

а) более компактны;

б) могут передавать большие мощности (до 3000 квт);

в) силы, действующие на валы, значительно меньше, так как предварительное натяжение цепи мало;

г) могут передавать движение одной цепью нескольким звездочкам.

Недостатки:

1. Значительный шум вследствие удара звена цепи при входе в зацепление, особенно при малых числах зубьев звездочек и большом шаге. Этот недостаток ограничивает возможность применения цепных передач при больших скоростях.

2. Сравнительно быстрый износ шарниров цепи вследствие затруднительного подвода смазки.

3. Удлинение цепи из-за износа шарниров, что требует натяжных устройств.

4. Необходимость точного изготовления цепи и высококачественного монтажа передачи.

5. Высокая стоимость.

Применение. Цепные передачи применяют в станках, транспортных и других машинах для передачи движения между параллельными валами, расположенными на значительном расстоянии, когда зубчатые передачи непригодны, а ременные ненадежны. Наибольшее применение получили цепные передачи мощностью до 120 квт при окружных скоростях до 15 м/сек.

Приводная цепь.

Главный элемент цепной передачи - приводная цепь, которая состоит из соединенных шарнирами звеньев (тяговые и грузовые цепи не рассматриваются).

Основными типами приводных цепей являются втулочные, роликовые и зубчатые, которые стандартизированы и изготовляются специализированными заводами.

Роликовые цепи. (ГОСТ 10947 - 64). Состоят из двух рядов наружных и внутренних пластин (рис. Ц.2). В наружные пластины запрессованы валики, пропущенные через втулки, на которые напрессованы внутренние пластины. Валики и втулки образуют шарниры. На втулки свободно надеты закаленные ролики. Зацепление цепи со звездочкой происходит через ролик, который перекатывается по зубу и уменьшает его износ. Кроме того, ролик выравнивает давление зуба на втулку и предохраняет ее от износа.

Роликовые цепи имеют широкое распространение, рекомендуются при скоростях v<=15 м/сек.

Втулочные цепи (ГОСТ 10947 - 64). Эти цепи по конструкции аналогичны предыдущим, но не имеют роликов, что удешевляет цепь, уменьшает ее массу, но увеличивает износ. Втулочные цепи применяют в неответственных передачах при v<=1 м/сек.

В зависимости от передаваемой мощности втулочные и роликовые цепи изготовляют однорядными и многорядными.

Соединение концов цепи при четном числе ее звеньев производят соединительным звеном, при нечетном - переходным.

Зубчатые цепи по сравнению с другими работают более плавно, с меньшим шумом, лучше воспринимают ударную нагрузку, но тяжелее и дороже. Рекомендуются при скоростях v<=25 м/сек.

Материал цепей. Цепи должны быть износостойкими и прочными. Пластины цепей изготовляют из стали 50 с. закалкой до твердости HRC 38 - 45, оси, втулки, ролики, вкладыши и призмы - из цементуемых сталей, например, 15; 20 с закалкой до твердости HRC52-60.

ШАГ ЦЕПИ

 

Шаг t цепи является основным параметром цепной передачи и принимается по ГОСТУ. Чем больше шаг, тем выше нагрузочная способность цепи, но сильнее удар звена о зуб в период набегания на звездочку, меньше плавность, бесшумность и долговечность передачи. При больших скоростях принимают цепи с малым шагом. В быстроходных передачах при больших мощностях рекомендуются также цепи малого шага: зубчатые большой ширины или роликовые многорядные. Максимальное значение шага цепи ограничивается угловой скоростью малой звездочки.

 

ЗВЕЗДОЧКИ ЦЕПИ

 

Звездочки по конструкции отличаются от зубчатых колес лишь профилем зубьев, размеры и форма которых зависят от типа цепи.

Методы расчета и построения профиля зубьев для роликовых и втулочных цепей указаны в ГОСТ 591 - 69, а для зубчатых - в ГОСТ 13576 - 68.

Делительная окружность звездочек проходит через центры шарниров цепи и определяется по формуле

 

, (1)

 

где z - число зубьев звездочки.

Для увеличения долговечности цепной передачи принимают по возможности большее число зубьев меньшей звездочки. При малом числе зубьев в зацеплении находится небольшое число звеньев, что снижает плавность передачи и увеличивает износ цепи из-за большого угла поворота шарнира.

Однако при вытягивании цепь стремится подняться по профилю зубьев, причем тем больше, чем больше число зубьев звездочки. При весьма большом числе зубьев даже у мало изношенной цепи в результате радиального сползания по профилю зубьев нарушается зацепление со звездочкой. Поэтому максимальное число зубьев большой звездочки ограничено: для втулочной цепи z₂<=90, для роликовой z₂<=120; для зубчатой z₂<=140.

Предпочтительно принимать нечетные числа зубьев звездочек, что в сочетании с четным числом звеньев цепи способствует более равномерному ее износу.

Материал звездочек должен быть износостойким и хорошо сопротивляться ударным нагрузкам. Звездочки изготовляют из сталей 45, 40Х и др. с закалкой или из цементуемых сталей 15, 20Х и др. Перспективным является изготовление зубчатого венца звездочек из пластмасс, что понижает шум при работе передачи и износ цепи.

 

УСИЛИЯ В ВЕТВЯХ ЦЕПИ

 

Окружное усилие, передаваемое цепью,

 

Р=2М /d _д , (7)

 

где d _д - диаметр длительной окружности звездочки.

Предварительное натяжение цепи от провисания ведомой ветви

 

S₀=k_f ·q ·А (8)

 

где q - вес 1 м цепи в н (см. табл. 10.1 /1/);

А - межосевое расстояние в м;

K_f - коэффициент провисания.

Для горизонтальных передач k_f=6, для наклоненных к горизонту до 40⁰ – k_f=3, для вертикальных - k_f=1.

Натяжение цепи от центробежных сил

 

S_v=v²·q/g. (9)

 

Сила S_v нагружает звенья цепи по всему ее контуру, но звездочками не воспринимается.

Натяжение ведущей ветви цепей работающей передачи (см. эпюру напряжений в звеньях цепи - чертеж 1)

 

S₁ =Р+S₀+S_v. (10)

 

Натяжение ведомой ветви цепи

 

S₂ =S₀+S_v. (11)

 

Благодаря тому, что шарнир сбегающего звена цепи впивается в зуб, усилие S₂ не передается на звенья, расположенные на звездочке.

Нагрузка на валы звездочек. Цепь действует на валы звездочек с силой

 

Q=k_B·P+2S₀ (12)

 

где k_В коэффициент нагрузки вала (табл. 10.4 /1/).

Направление силы Q принимают по линии центров валов.

 

Заключение

 

По заданию главного конструктора СКБ Федотова А. был произведен расчет цепной передачи ленточного транспортера. В ходе работы были рассчитаны геометрические параметры передачи и ее основные характеристики.

В результате анализа полученных данных выяснилось, что принятое решениевыбрать цепную передачу, оказалось верным.

Данная передача более компактна, она может передавать большие мощности (до 3000 квт), силы передачи, действующие на валы, сравнительно малы, так как мало предварительное натяжение цепи.

Итак, можно сделать следующей вывод, она наиболее оптимальна для данной конструкции с технологической и экономической точки зрения.

Список использованной литературы

 

1. Куклин Н.Г., Куклина Г.С. Детали машин. Учебник для ВУЗов, М. «Высшая школа», 1973.

2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. Учебное пособие для ВУЗов, М. «Высшая школа», 1985.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1982.

4. Детали машин: Атлас конструкций / Под ред. д-ра техн. наук, проф. Н. Решетова - М.: Машиностроение, 1979.

5. Иванов М.Н. Детали машин. - М.: Высшая школа, 1991.

6. Методические указания по самостоятельной работе студентов специальностей 17.07, 26.02 Детали машин и ПТУ. Раздел «Кинематический и силовой расчет привода М.: МТИ – 1989.

7. Методические указания и задания на выполнение курсового проекта для студентов специальности 2304 «Детали машин и основы конструирования», МТИ, 1992.

8. Кудрявцев В.И. Курсовое проектирование деталей машин. - Л.: Машиностроение, 1983.

9. Чернавский С.А. Курсовое проектирование деталей машин. - М: Машиностроение, 1989.

10. Готовцев А.А., Котенок И.П. Проектирование цепных передач. Справочник. - М.: Машиностроение, 1982.

Приложение

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Основы проектирования и конструирования»

«Разработка цепной передачи для механического привода ленточного транспортера»

 

 

Работу выполнил:

студент гр. ЭО-03

Ожерельев С.М.

 

Работу принял:

доцент, КТН

Копылов О.А.

 

Королев

2010

Введение

Техническое задание на разработку цепной передачи к механическому приводу ленточного транспортера

Спроектировать цепную передачу в приводе ленточного транспортера. Мощность на ведущей звездочке N₁=9,94 кВт при угловой скорости ω₁=23,5 рад/сек. Нагрузка спокойная, работа двухсменная. Смазка цепи периодическая. Наклон линии центров звездочек к горизонту θ=30^o. Регулирование натяжения цепи производится периодически. Угловая скорость вала транспортера ω₂=4,7 рад/сек.

Цепная передача относится к передачам зацеплением с гибкой связью. Она состоит из ведущей и ведомой звездочек, огибаемых цепью. Параметрам ведущей-звездочки приписывается индекс 1, а ведомой - индекс 2, В отличие от ременной, цепная передача работает без проскальзывания.

Достоинства:

1. По сравнению с зубчатыми передачами цепные передачи могут передавать движение между валами при значительных межосевых расстояниях (до 8 м).

2. По сравнению с ременными передачами:

а) более компактны;

б) могут передавать большие мощности (до 3000 квт);

в) силы, действующие на валы, значительно меньше, так как предварительное натяжение цепи мало;

г) могут передавать движение одной цепью нескольким звездочкам.

Недостатки:

1. Значительный шум вследствие удара звена цепи при входе в зацепление, особенно при малых числах зубьев звездочек и большом шаге. Этот недостаток ограничивает возможность применения цепных передач при больших скоростях.

2. Сравнительно быстрый износ шарниров цепи вследствие затруднительного подвода смазки.

3. Удлинение цепи из-за износа шарниров, что требует натяжных устройств.

4. Необходимость точного изготовления цепи и высококачественного монтажа передачи.

5. Высокая стоимость.

Применение. Цепные передачи применяют в станках, транспортных и других машинах для передачи движения между параллельными валами, расположенными на значительном расстоянии, когда зубчатые передачи непригодны, а ременные ненадежны. Наибольшее применение получили цепные передачи мощностью до 120 квт при окружных скоростях до 15 м/сек.

Приводная цепь.

Главный элемент цепной передачи - приводная цепь, которая состоит из соединенных шарнирами звеньев (тяговые и грузовые цепи не рассматриваются).

Основными типами приводных цепей являются втулочные, роликовые и зубчатые, которые стандартизированы и изготовляются специализированными заводами.

Роликовые цепи. (ГОСТ 10947 - 64). Состоят из двух рядов наружных и внутренних пластин (рис. Ц.2). В наружные пластины запрессованы валики, пропущенные через втулки, на которые напрессованы внутренние пластины. Валики и втулки образуют шарниры. На втулки свободно надеты закаленные ролики. Зацепление цепи со звездочкой происходит через ролик, который перекатывается по зубу и уменьшает его износ. Кроме того, ролик выравнивает давление зуба на втулку и предохраняет ее от износа.

Роликовые цепи имеют широкое распространение, рекомендуются при скоростях v<=15 м/сек.

Втулочные цепи (ГОСТ 10947 - 64). Эти цепи по конструкции аналогичны предыдущим, но не имеют роликов, что удешевляет цепь, уменьшает ее массу, но увеличивает износ. Втулочные цепи применяют в неответственных передачах при v<=1 м/сек.

В зависимости от передаваемой мощности втулочные и роликовые цепи изготовляют однорядными и многорядными.

Соединение концов цепи при четном числе ее звеньев производят соединительным звеном, при нечетном - переходным.

Зубчатые цепи по сравнению с другими работают более плавно, с меньшим шумом, лучше воспринимают ударную нагрузку, но тяжелее и дороже. Рекомендуются при скоростях v<=25 м/сек.

Материал цепей. Цепи должны быть износостойкими и прочными. Пластины цепей изготовляют из стали 50 с. закалкой до твердости HRC 38 - 45, оси, втулки, ролики, вкладыши и призмы - из цементуемых сталей, например, 15; 20 с закалкой до твердости HRC52-60.

ШАГ ЦЕПИ

 

Шаг t цепи является основным параметром цепной передачи и принимается по ГОСТУ. Чем больше шаг, тем выше нагрузочная способность цепи, но сильнее удар звена о зуб в период набегания на звездочку, меньше плавность, бесшумность и долговечность передачи. При больших скоростях принимают цепи с малым шагом. В быстроходных передачах при больших мощностях рекомендуются также цепи малого шага: зубчатые большой ширины или роликовые многорядные. Максимальное значение шага цепи ограничивается угловой скоростью малой звездочки.

 

ЗВЕЗДОЧКИ ЦЕПИ

 

Звездочки по конструкции отличаются от зубчатых колес лишь профилем зубьев, размеры и форма которых зависят от типа цепи.

Методы расчета и построения профиля зубьев для роликовых и втулочных цепей указаны в ГОСТ 591 - 69, а для зубчатых - в ГОСТ 13576 - 68.

Делительная окружность звездочек проходит через центры шарниров цепи и определяется по формуле

 

, (1)

 

где z - число зубьев звездочки.

Для увеличения долговечности цепной передачи принимают по возможности большее число зубьев меньшей звездочки. При малом числе зубьев в зацеплении находится небольшое число звеньев, что снижает плавность передачи и увеличивает износ цепи из-за большого угла поворота шарнира.

Однако при вытягивании цепь стремится подняться по профилю зубьев, причем тем больше, чем больше число зубьев звездочки. При весьма большом числе зубьев даже у мало изношенной цепи в результате радиального сползания по профилю зубьев нарушается зацепление со звездочкой. Поэтому максимальное число зубьев большой звездочки ограничено: для втулочной цепи z₂<=90, для роликовой z₂<=120; для зубчатой z₂<=140.

Предпочтительно принимать нечетные числа зубьев звездочек, что в сочетании с четным числом звеньев цепи способствует более равномерному ее износу.

Материал звездочек должен быть износостойким и хорошо сопротивляться ударным нагрузкам. Звездочки изготовляют из сталей 45, 40Х и др. с закалкой или из цементуемых сталей 15, 20Х и др. Перспективным является изготовление зубчатого венца звездочек из пластмасс, что понижает шум при работе передачи и износ цепи.

 

ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧИ

 

Цепь за один оборот звездочки проходит путь tz, следовательно, средняя скорость цепи

 

 (2)

 

где t - шаг цепи в мм;

z₁ и z₂ - числа зубьев ведущей и ведомой звездочек;

ω₁ и ω₂ - угловые скорости ведущей и ведомой звездочек в рад/сек.

Из равенства скоростей цепи на звездочках

 . (3)

 

Передаточное число цепной передачи переменно в пределах поворота звездочки на один зуб, что практически заметно при малом числе z₁. Непостоянство i вызывает неравномерность хода передачи. Среднее передаточное число за оборот постоянно. Для цепных передач рекомендуется i <=8.